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Des chercheurs créent de nouvelles protéines en combinant machine learning et musique

Les acides aminés, à la base des protéines, émettent chacun une vibration unique. Des chercheurs sont partis de ce constat pour transformer ces vibrations en de véritables partitions musicales. Ces données ont ensuite permis de créer des réseaux neuronaux capables de concevoir de nouvelles protéines indispensables pour créer des biomatériaux innovants.
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Des chercheurs créent de nouvelles protéines en combinant machine learning et musique
Des chercheurs créent de nouvelles protéines en combinant machine learning et musique © Unsplash/ Marius Masalar

Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) et de l'université nationale Cheng Kung de Taïwan se sont intéressés au processus de création de nouvelles protéines. Actuellement, la fabrication de nouvelles protéines passent par l'imitation des protéines existantes ou la modification manuelle de l'ordre des acides aminés. Or il est très difficile de prédire la conséquence qu'auront ces changements avant de les effectuer. Les scientifiques ont décidé de miser sur une nouvelle méthode qui combine machine learning et musique. Leurs travaux ont été publiés dans la revue APL Bioengineering le 17 mars 2020. 

Les acides aminés produisent des sons
Les protéines sont les principales composantes des structures de toutes cellules humaines. Elles sont constituées de 20 acides aminés qui émette chacun une vibration unique, une sorte de note de musique. Les chercheurs ont codé ces ondes afin qu'elles puissent être représentées par des propriétés musicales (volume, vitesse, mélodie, accord, rythme…). Cette procédure s'appelle la sonification. "Nous pensons que l'analyse du son peut réellement nous aider à mieux comprendre le monde matériel, la science", a déclaré Markus J. Buehler, l'un des auteurs principaux. En plus de voir les protéines, il est donc désormais possible de les écouter.

La traduction de la structure des protéines en son est loin "d'être arbitraire", explique le scientifique qui joue de nombreux instruments de musique. Par exemple, des portions d'une protéine avec une forme de tire-bouchon serré (appelée hélice alpha) sont représentées par une succession rapide de notes, tandis que les protéines qui forment une structure moins dense (appelée feuillet bêta) sont jouées plus lentement.

 

 

Fabriquer de nouveaux biomatériaux
Les sons ainsi générés ont été utilisés par l'équipe de scientifique pour former des réseaux de neurones capables de concevoir de nouvelles protéines grâce à un nouvel ordre d'acides aminés. C'est en comparant ces macromolécules avec une base de données répertoriant toutes les protéines actuelles que les chercheurs ont réussi à prouver la nouveauté parmi leurs créations. "Cela ouvre la voie à la fabrication de nouveaux biomatériaux", s'est réjoui Markus J. Buehler.

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